PostgreSQL技术内幕：事务处理深度探索

作者简介

张树杰，数据库内核专家，长期从事数据库内核开发工作，对数据库内核各个方面均有涉猎，精通数据库内核的原理和架构设计，近些年尤其专注于研究对分布式数据库的查询优化、查询执行的改进工作。

内容简介

2.3　并发控制 并发控制还可以分为乐观并发控制和悲观并发控制，这两种控制思想是从“何时检测冲突”的角度来定义的。 乐观并发控制属于事后检测冲突的并发控制，通常分为以下3个阶段。 ？读阶段（Read Phase）：事务维护一个读集合和一个写集合，并且将对对象的写操作存放到私有空间中。 ？有效性确认阶段（Validation Phase）：在事务提交时，每个事务都需要检查自己的读集合和写集合，这两个集合记录了事务运行的历史信息，如果发现某个事务违反了可串行化原则，那么这个事务终止。 ？写阶段（Write Phase）：在有效性确认之后，对事务在私有空间中的数据进行应用，事务提交成功。 悲观并发控制则在事先检测冲突，它在识别到冲突的操作后，就可以尝试阻塞冲突的一方，从而实现事务的冲突可串行化。例如两阶段锁技术就属于悲观并发控制的范畴，它在读取数据库对象时给对象加共享锁，而在修改数据库对象时对对象加排他锁，这样就能保证事务在并发的过程中不会出现各种异常现象。 2.4　两阶段锁 要实现冲突可串行化的调度，可以采用对数据库对象封锁的方式。当读取一个数据库对象时，可以对这个对象加共享锁（S锁）；当修改一个数据库对象时，可以对这个对象加排他锁（X锁）。 加锁操作需要在访问数据库对象之前执行，而放锁的时机就比较微妙了。如果要实现一个真正的可串行化调度，那么需要借助两阶段锁机制。两阶段锁协议将事务的封锁过程分成了以下两个阶段。 ？增长阶段（Growing Phase）：事务可以尝试申请任何类型的锁，但是这个阶段不允许释放锁。 ？收缩阶段（Shrinking Phase）：事务可以放锁，但是禁止再申请新的锁。 我们可以借助反证法来证明两阶段锁的正确性，从两阶段锁的描述中可以看出，它的增长阶段和收缩阶段是严格区分的，也就是说加锁和放锁不会穿插进行。因此可以假设有一组事务{T1, T2, T3,…,Tn}，该组事务采用两阶段锁的方法对本事务的操作进行控制。再假设它的优先图是有环的，也就是说该组事务的当前调度不是冲突可串行化的，如图2-10所示。 图2-10 通过反证法证明2PL的正确性 由优先图的关系可以得知，T1->T2有冲突依赖，即这两个事务在同一个对象上有冲突操作，那么必须是T1先释放锁，T2才被允许操作（读或写）这个对象（即对这个对象加锁）。如果T1和T2都遵守两阶段锁协议，那么，T1处于收缩阶段之后，T2处于增长阶段；进而可知，当T2处于收缩阶段时，T3则处于增长阶段。依此类推。 由于优先图有环，也就是存在Tn->T1的冲突依赖，所以当Tn处于收缩阶段时，T1才能处于增长阶段。而我们已经假设T1处于收缩阶段了，这违背了两阶段锁协议。由此可知，优先图中如果有环，就不满足两阶段锁协议的要求。 PostgreSQL中的封锁协议在2PL的基础上又有所增强，它基于S2PL（Strict-2PL）进行封锁。S2PL和2PL的主要区别在于放锁的时间，S2PL在事务提交时统一放锁。 ★ 《PostgreSQL技术内幕：查询优化深度探索》作者又一力作 ★ 深入介绍数据库事务的经典理论、概念、方法 ★ 结合PostgreSQL的工程实践解读并发控制和故障恢复 ★ 揭秘日志复制、逻辑解码、Undo日志、快照隔离级别等技术 ★ 深入解读SSI实现、Zheap存储引擎、2PC等技术 ★ 源码解析、架构分析、关键细节、案例实现，一应俱全 ★ 数据库内核研发领域老兵，带你深度探索事务之旅